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Adomian分解法與Runge Kutta方法有什么區別和比較說明

2020-08-26 | pdf | 0.13 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

  利用數值實驗, 對 Adomia n 分解法和經典 Runge-Kutta 方法進行比較。實驗結果表明, 用 Adomian 分解法求解微分方程具有誤差小、精度高的優點.

  Adomian 分解法又稱逆算符法 ,是由美國數學物理學家 George Adomian 提出和發展起來的求解線性、非線性數學物理方程近似解析解的一個新的數學方法, 其特點是適用范圍廣, 計算過程簡單 , 收斂速度快,對處理強非線性問題既不需要借助線性、攝動 、迭代或簡化模型方程等途經 ,也不需要數值方法(如差分法、有限元法、邊界元法等)。分解法的基本精神主要包含 3 層意思 :一是把一個方程的真解分解為若干個解分量之和 ,設法分別求出各階解分量,然后讓這些解分量之和以任意所需的高精度逼近真解 ;二是把整個方程恰當地分解為若干部分 ,主要按照算符分解為線性、非線性、確定及隨機性各部分 。原則上可以任意地分解,但要講究技巧,如所選的確定項線性算符是可逆的 ,從而易于求得該線性算符相應方程的部分解,然后利用已知初值或邊值條件, 從中設法找出方程中的其余部分解與部分解之間的關系。最主要的是 ,使其中高階解分量只取決于低階解分量,以便可以由低階分量按一定規則推出任意高階解分量 ;三是對非線性方程中最要害的非線性項(函數)提出巧妙的方法,產生一個與其等價的多項式,用一個特殊的有規律可求的多項式替代非線性函數 ,即 Adomian 多項式 ,該多項式只由前面低階的解分量及非線性函數來共同確定 。 近年來 ,用 Adomian 分解法求解微分方程的解已被許多作者所研究。本文的主要工作是, 用 Adomian 分解法求解常微分方程, 然后和四階 Runge -Kutta 方法, 即經典 Runge -Kutta 法進行比較 ,以顯示 Adomian 分解法的優點。本文的計算結果是用符號計算系統 M aple 得到的.

  逆算符方法的基本思想是 :把一個方程 Fu =g(t)(包括線性與非線性、確定與隨機性、代數方程 、常微分方程 、偏微分方程以及微分積分方程等)的真解分解為若干個解的分量之和, 然后設法求出各階解分量, 把這些解分量之和以任意所需的高精度逼近真解 。其基本步驟 ,一是把整個方程恰當地分解為若干部分, 主要按照算符分解為線性、非線性部分,而線性部分又分為可求逆的線性部分及線性剩余部分 ;二是對非線性部分要用一種方法產生一個與其等價的多項式(稱為 Adomian 多項式), 即用一個特殊的有規律可求的多項式替換非線性函數, 具體地就是將算符 F 分解為

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